基于配电网自动化技术的探讨

汤 雪

（内蒙古医科大学附属医院总务后勤部，内蒙古呼和浩特，010050）

0 引言

如今，电力已经成为不可或缺的重要能源之一。在经济社会高速运转的今天，供电质量与电力供应的可靠性对于人类活动有着越来越重要的影响，电网的轻微波动、电路的瞬时异常都会造成严重的经济损失甚至更大范围的损害，顺应这种背景和需求，电力部门研究出了配电网的自动化技术。如今，随着数据采集与控制（SCADA）、地理信息系统（GIS）等网络新技术的引进，配电自动化系统（DAS）就开始逐步向配网智能化阶段发展。本文正是在这一发展背景下，探讨了配电网自动化的相关技术，希望通过这一分析进一步推进配电网的自动化发展。

1 DAS 结构探讨

配电自动化系统（DAS）是一种远程自动化操作系统，配电企业可以在后方通过该系统对配电设备进行实时监视、协调和操作；当前其内容主要三个部分：一是SCADA 系统，就是配电网的数据采集与控制；二是GIS 系统，即地理信息系统；三是DSM，需求侧管理。

1.1 结构组成

当前DAS 系统的结构大多采取了分层分布式体系，主要构成部分可分成三个方面：一是主站，主站的功能是实时管理与监控DAS系统的数据信息；二是配网子站，是整个配电自动化系统的工作站层；三是配网测控设备，这是DAS 系统的基础部件，主要功能是采集与监控其他系统部件的数据信号，包括变电器、开关、变电站等。DAS系统的功能主要体现在三方面：一是能够明显提高供电可靠性、有效减少故障时间，二是能够使运行控制人员更为方便地查询配电系统状态，三是能够在停电状态下及时启动运行自动处理配电系统。图1 给出了DAS 的基本结构示意图。

1.2 结构分析

DAS 结构中的主站设备，其主要功能是为实现地理信息系统、应用软件等功能提供平台，以及实时管理与监控系统中的数据信息。DAS 系统中的子站设备，其主要功能包括三部分：一是负责管理配电站端监控设备，例如环网柜、开闭所等；二是负责采集系统数据、监视系统运行等；三是负责向配电网主站传递数据信息。DAS系统中的测控终端设备，是系统的远方终端，其主要功能由三部分：一是远程遥控，包括遥测、遥信、故障检测、故障恢复等；二是记录与校对，包括记录事件顺序、校对系统时间等；三是通信，用于后方与终端的联络。

2 DAS 技术分析

本文将以CSDA 为例，进行DAS 的技术分析及其技术表征。

2.1 CSDA 的技术架构

根据国内电网的运行特点及实际需求，自主研发了CSDA 系统，该系统的计算机网络共分为4 级，主要包括SCADA（数据采集与控制）、DMS（侧需求管理系统）、GIS（地理信息系统）、区域工作站、通信系统、远方终端等部分。其技术特点主要有四方面 ：一是通过对数字载波原理的发展，研发出网络化配电数字载波通信技术（NDLC），引进了DSP、现场总线等技术；二是选择先进的智能化算法——配电自动化终端（FTU），使得DAS 系统的抗干扰能力大为增强，稳定性和精度均有所提高；三是为破解小电流接地的制约，研制出小电流接地智能架构；四是通过引入标准化主站支持系统，达到了开关技术的智能化。

在CSDA 系统中，FTU（配电自动化终端）技术除了更好地满足配电自动化技术需求之外，还集中了很多其他方面的智能化设计，关键性的技术设计包括总线控制、备用电源、多重闭锁、自我检测、智能化的局部控制算法等。其功效在于一是很好的区分了控制分段开关和RTU 功能，二是对馈线进行了功能优化，使其更好地发挥系统保护、线路监测、质量分析等功效。

2.2 CSDA 配电中心技术分析

CSDA 配电中心由多台计算机构成全分布式体系结构，其软件设计在技术上的优点主要体现在以下六个方面：一是面向大对象的宏观设计，所建立的配电网模型和数据库、所生成的网络拓扑关系和接线图都非常清晰，方便了扩充功能和连接EMS、MIS 系统；二是在实时数据库上选择了核心设计；三是采取了消息驱动机制；四是运用了控件、多媒体等先进技术；五是所采取的前置通信设计为该系统所独创；六是在软件的设计理念上选择了跨平台式的完全开放技术。

2.3 数据采集与监控系统技术分析

该系统（简称SCADA）是配电自动化的核心组成部件，其作用是在系统监控屏幕上显示电网各站的数据，及时为调度员提供准确的数据信息，帮助调度员快速准确的实现对系统的调度。SCADA 的技术特点主要包括三方面：一是采取配电自动化终端（FTU）智能化算法，使得DAS 系统的抗干扰能力大为增强，稳定性和精度均有所提高；二是创造性地设计出小电流接地智能架构，破除了小电流接地的制约；三是通过引入标准化主站支持系统，达到了开关技术的智能化。其系统结构如图2 所示。

2.4 光纤通信技术技术分析

2.4.1 特点

光纤通信具有以下特点：通信容量大、质量好、稳定性强；通信速率高，误码率低；抗干扰、抗雷击能力更强，运行环境比较广泛。缺点有：在传输距离长、小容量的情况下，造价成本过高；施工方式与无线通信相比较为麻烦，还需要进行架杆拉线等方式。

2.4.2 自承式光缆

当前电力通信领域中ADSS 是应用比较成熟与广泛的一种产品，这类光缆有很强的抗张能力，可直接挂于2 电力杆塔间，跨度最大能在1km 左右，常见的24 芯自承式光缆具有以下特点：自承式光缆应用的是非金属材料，光缆口径小、重量轻、绝缘性能良好、抗拉强度大，线膨胀系数较小，适应温度范围比较广；和OPGW 光缆相比，自承式光缆不需要依附于地线或者电力线，能独立的架设在杆塔上，故可实现带电作业施工；应用自承式光缆的通信线路和电力线路更成体系，维护较为方便；光缆内有芳纶丝缠绕，这样ADSS 光缆就会有较好的防抢弹与抗张力的性质。

2.4.3 光纤环网

同步数字体系是世界通信领域在传输技术发展中的一项关键突破应用。SDH 光纤环网应用的是统一网关管理系统，应用了光纤信道完成多个节点（即网元）之间的同步信息传输、分叉、复用以及交叉连接等网络。光纤环网中节点之间应用的世界统一的网络节点接口NNI，采用了标准化的信息结构，即同步转移模式（STM—N，N=1，4，16，25……）。STM—N 应用的是块状帧结构，网络管理中的任一节点都应用了标准光接口，完成了各类厂家光路通信上的互联。在STM—N 结构中每一基本网元都应用了终端复用器实现低速率码流的复接/分接变换成高速率的码流，其中ADM（分插复用器）则实现高速码流中分出/插入低速率码流，DXC（数字交叉连接设备）则实现同等速率码流之间的交换。光纤环网不仅在电力系统应用优势明显，且对于未来智能电网更多技术推广具有一定的技术支持。

3 小结

网络信息、通信等高新技术等普及运用，极大的推动了电力系统的自动化进程和发展，促使原来那种自发性的分散自动化逐步发展成为系统性、一体性的综合自动化。这种发展首先源于电力系统的保护和测控单元的信息化，在此基础上自上而下的实现了变电站综合自动化。目前，以信息和网络技术为核心的变电站综合自动化已经得到广泛认同和大面积推广，以变电站综合自动化为先导的配电自动化正在成为电力系统方向。文中分析的基于配电网自动化技术，是当前应用比较普遍与领先的技术。然而尽管目前国内在配网自动化技术发展很快，但与国外一些发达国家和电网智能化发展的步伐还是相对比较落后的，配电网相关自动化技术还是任重而道远的。

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